一种超声换能器快速激励装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种超声换能器快速激励装置及控制方法，通过电压比较器将变压器副边反射回变压器原边的电压与设定电压比较，比较结果反馈给频率发生器，频率发生器根据比较结果调整下一次输出的方波频率，可以根据不同的充电电容电压，产生不同频率的方波，进而使得充电时间与充电电容电压相匹配，在充电过程中，没有等待的时间，提高了超声波换能器的激励速度；通过电压比较器得知充电循环的开始和结束时间，不论充电电容电压的高或低，都能在一个充电循环完成后立即启动下一个充电循环，中间没有等待的时间，从而大大提高了换能器的激励速度。

A fast excitation device and control method for ultrasonic transducer

【技术实现步骤摘要】
一种超声换能器快速激励装置及控制方法
本专利技术涉及基桩超声波检测仪
，尤其涉及一种超声换能器快速激励装置及控制方法。
技术介绍
桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种，其中声波透射法作为基桩完整性检测与评价的重要方式，得到了普遍的应用。声波透射法通常采用基桩超声波检测仪，目前国内主流的基桩超声波检测仪主要有如下几个部分组成：1、超声波换能器；2、超声波检测主机；3、深度计数编码器。具体操作过程为：现场检测过程中，检测人员操作超声波检测主机，启动超声波检测主机内部超声换能器激励装置及采集模块进行工作，同时通过拉动超声波换能器线缆，深度计数器实时记录超声波换能器当前所在深度，便于后续分析处理中，对缺陷位置的定位。如图1所示，超声波检测技术中，如果埋设三根声测管，则需要同时完成三个剖面的数据检测，超声波换能器快速激励装置至少需要对超声换能器进行2次激励；如果埋设四根声测管，则需要同时完成六个剖面的数据检测，超声波换能器快速激励装置至少需要对超声换能器进行3次激励；如果埋设五根声测管，则需要同时完成十个剖面的数据检测，超声波换能器快速激励装置至少需要对超声换能器进行4次激励。随着大型建筑、高速公路等不断的兴起，大直径的桩身是必然趋势，埋设的声测管越多，为了不影响提升速度，因此，对换能器的激励速度提出了要求和挑战。而在整个基桩检测过程中，超声换能器的提升速度直接影响检测效率及操作体验。若按提升速度1m/s，移距50mm，那么每个测点激励完成的时间需在20ms以内。而目前主流激励装置对1-2uF大电容充电需50ms-100ms以上，还只能达到预设充电电压的70-80％左右，如果要将充电电压达到或接近预设电压，需要的充电时间将成倍增加，满足不了实际的工程应用。因此，为解决上述问题，本专利技术提供一种超声换能器快速激励装置及控制方法，可以提高超声换能器的激励速度，满足实际的工程应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种超声换能器快速激励装置及控制方法，可以提高超声换能器的激励速度，满足实际的工程应用。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种超声换能器快速激励装置，其包括频率发生器、占空比控制器、开关管驱动器、开关管、变压器和充电电容，还包括电压比较器；频率发生器的输出端通过占空比控制器与开关管驱动器的输入端电性连接，开关管驱动器的输出端与开关管的控制端电性连接，开关管的一端与变压器原边的低压端电性连接，开关管的另一端接地，变压器原边的高压端与电源电性连接，变压器副边的高压端与充电电容的一端电性连接，充电电容的另一端接地，变压器副边的低压端接地；电压比较器的输入端与变压器原边的低压端电性连接，电压比较器的输出端与频率发生器的反馈端电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，电压比较器包括：运算放大器和电阻R1-R4；变压器原边的低压端通过电阻R2与运算放大器的同相输入端电性连接，电阻R4的一端与运算放大器的同相输入端电性连接，电阻R4的另一端接地；电源通过电阻R1与运算放大器的反相输入端电性连接，电阻R3的一端与运算放大器的反相输入端电性连接，电阻R3的另一端接地。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括单相电流阀；单相电流阀串联在变压器副边的高压端与声测管之间。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括切换开关；切换开关的输入端与充电电容的一端电性连接，切换开关的另一端分别与外部的多个超声换能器电性连接。另一方面，本专利技术提供一种超声换能器快速激励装置的控制方法，包括以下步骤：S1、频率发生器产生一个方波信号，并将该方波信号发送至占空比控制器，占空比控制器调节该方波信号的占空比，调节后的方波信号通过开关管驱动器驱动开关管；S2、当开关管导通时，充电循环开始，由于变压器的电感特性，电流持续增大；当开关管断开时，变压器原边电流突然变为0，变压器原边电感积累的能量无处泄放，变压器进入回扫模式，变压器副边通过单相电流阀对充电电容充电，同时将变压器副边的电压反射回变压器原边；S3、在变压器原边的低压端引出一条线至电压比较器的同相输入端，电压比较器将变压器副边反射回变压器原边的电压与设定电压比较，比较结果反馈给频率发生器，频率发生器根据比较结果调整下一次输出的方波频率；S4、当变压器副边电流为0时，变压器副边反射回变压器原边的电压为0，电压比较器输出结果跳变，充电循环结束，频率发生器立即启动，下一个充电循环开始。在以上技术方案的基础上，优选的，S1中，当方波的高电平时开关管导通，方波的低电平时开关管关闭。在以上技术方案的基础上，优选的，S2中，当开关管导通时，电压比较器将变压器原边低压端的电压与预设电压比较，比较结果反馈给频率发生器，占空比控制器根据比较结果调整下一次输出的方波占空比，使变压器快速升压。本专利技术的一种超声换能器快速激励装置及控制方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过电压比较器将变压器副边反射回变压器原边的电压与设定电压比较，比较结果反馈给频率发生器，频率发生器根据比较结果调整下一次输出的方波频率，可以根据不同的充电电容电压，产生不同频率的方波，进而使得充电时间与充电电容电压相匹配，在充电过程中，没有等待的时间，提高了超声波换能器的激励速度；(2)通过电压比较器得知充电循环的开始和结束时间，不论充电电容电压的高或低，都能在一个充电循环完成后立即启动下一个充电循环，中间没有等待的时间，从而大大提高了换能器的激励速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为超声波检测技术中埋设不同数量声测管时，对应完成的剖面示意图；图2为本专利技术一种超声换能器快速激励装置的结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示，超声波检测技术中，如果埋设三根声测管，则需要同时完成三个剖面的数据检测，超声波换能器快速激励装置至少需要对超声换能器进行2次激励；如果埋设四根声测管，则需要同时完成六个剖面的数据检测，超声波换能器快速激励装置至少需要对超声换能器进行3次激励；如果埋设五根声测管，则需要同时完成十个剖面的数据检测，超声波换能器快速激励装置至少需要对超声换能器进行4次激励。随着大型建筑、高速公路等不断的兴起，大直径的桩身是必然趋势，埋设的声测管越多，为了不影响提升速度，因此，对换能器的激励速度提出了要求和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器快速激励装置，其包括频率发生器、占空比控制器、开关管驱动器、开关管、变压器和充电电容，其特征在于：还包括电压比较器；/n所述频率发生器的输出端通过占空比控制器与开关管驱动器的输入端电性连接，开关管驱动器的输出端与开关管的控制端电性连接，开关管的一端与变压器原边的低压端电性连接，开关管的另一端接地，变压器原边的高压端与电源电性连接，变压器副边的高压端与充电电容的一端电性连接，充电电容的另一端接地，变压器副边的低压端接地；电压比较器的输入端与变压器原边的低压端电性连接，电压比较器的输出端与频率发生器的反馈端电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器快速激励装置，其包括频率发生器、占空比控制器、开关管驱动器、开关管、变压器和充电电容，其特征在于：还包括电压比较器；
所述频率发生器的输出端通过占空比控制器与开关管驱动器的输入端电性连接，开关管驱动器的输出端与开关管的控制端电性连接，开关管的一端与变压器原边的低压端电性连接，开关管的另一端接地，变压器原边的高压端与电源电性连接，变压器副边的高压端与充电电容的一端电性连接，充电电容的另一端接地，变压器副边的低压端接地；电压比较器的输入端与变压器原边的低压端电性连接，电压比较器的输出端与频率发生器的反馈端电性连接。


2.如权利要求1所述的一种超声换能器快速激励装置，其特征在于：电压比较器包括：运算放大器和电阻R1-R4；
所述变压器原边的低压端通过电阻R2与运算放大器的同相输入端电性连接，电阻R4的一端与运算放大器的同相输入端电性连接，电阻R4的另一端接地；
所述电源通过电阻R1与运算放大器的反相输入端电性连接，电阻R3的一端与运算放大器的反相输入端电性连接，电阻R3的另一端接地。


3.如权利要求1所述的一种超声换能器快速激励装置，其特征在于：还包括单相电流阀；
所述单相电流阀串联在变压器副边的高压端与声测管之间。


4.如权利要求1所述的一种超声换能器快速激励装置，其特征在于：还包括切换开关；
所述切换开关的输入端与充电电容的一端电性连接，切换开关的另一端分别与外部的多个超声换能器电性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喻，王承成，杨涛，杨红幸，陈胜，
申请(专利权)人：岩联武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42